CN105358072B - 单进入通道外科机器人装置和系统以及配置单进入通道外科机器人装置和系统的方法 - Google Patents

单进入通道外科机器人装置和系统以及配置单进入通道外科机器人装置和系统的方法 Download PDF

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Abstract

装置(100)可以包括端口组件(110)、摄像头臂组件(120)以及器械臂组件(130)。端口组件(110)包括进入端口和多个锚定部分(116)。摄像头臂组件(120)包括在远端处的至少一个摄像头(127),并且可被配置为插入到进入端口中并且附连到锚定部分(116)之一。器械臂组件(130)包括串联布置,所述串联布置包括多个臂段(131,133,135,137)、多个联接部分(132,134,136,138)以及在远端处通过器械联接部分(132,134,136,138)附连到臂段(131,133,135,137)之一的至少一个末端器械(139)。每个联接部分(132,134,136,138)可被配置为为附连的臂段(131,133,135,137)提供至少一个自由度。此外,器械联接部分(132,134,136,138)可被配置为为末端器械(139)提供至少一个自由度。

Description

单进入通道外科机器人装置和系统以及配置单进入通道外科 机器人装置和系统的方法
技术领域
本公开一般地涉及外科手术系统、装置和方法,更具体地说,涉及用于执行微创外科(MIS)手术的系统和装置以及配置这样的外科手术系统和装置的方法。
背景技术
随着医学科学和技术的发展,大多数常规的需要给患者开个大切口以便查看和进入患者的体腔的内部的开放外科手术大部分已经被MIS过程取代。计算机辅助和/或机器人外科技术促成了MIS的发展以便将外科医生的期望动作(包括外科医生的手指和手的运动)转变为腹腔镜器械在患者的体腔内部的运动。
发明内容
尽管最近现代医学科学有所发展,但是在本公开中认识到,在现代外科技术和方法(包括MIS)中遇到一个或更多个问题。例如,典型的MIS过程需要给患者开多个切口,以便允许经由这些切口进入以用于将摄像头(camera)和各种其他的腹腔镜器械插入到患者的体腔中。
作为另一示例,在本公开中认识到,由于锚定力和/或反作用力不足以抵抗在外科动作期间期望或有必要施加的力而稳定,包括外科机器人臂的外科机器人装置时常在外科手术期间遇到困难。
在本公开中,还认识到,外科机器人系统面临着为器械(诸如附连到外科机器人臂的切割或抓握器械)提供到患者的腹腔的全部的或者甚至大多数的部分、区域和/或象限的进入通道的困难。也就是说,在外科机器人臂被插入到患者的腹腔中并且准备好执行外科动作之后,附连到外科机器人臂的器械通常限于仅进入患者的腹腔的某些部分、区域和象限。
在外科机器人系统所遇到的问题的又一个示例中,外科机器人系统通常对于患者的每一进入通道或开口(诸如切口和自然腔道)仅提供一个到两个之间的外科机器人臂。就这一点而言,将摄像头和各种腹腔镜器械插入到患者的腹腔中将需要一个或更多个附加的切口。
所给出的示例实施方案一般地涉及用于解决外科机器人系统、装置和方法中的一个或更多个问题的系统、装置和方法,包括以上和本文中所描述的那些系统、装置和方法。
在示例实施方案中,在本公开中描述了一种包括端口组件、摄像头臂组件和器械臂组件的外科机器人装置。端口组件包括进入端口和多个锚定部分。摄像头臂组件包括在远端处的至少一个摄像头,并且摄像头臂组件可被配置为插入到进入端口中并且附连到锚定部分之一。器械臂组件具有串联布置,该串联布置包括多个臂段、多个联接(joint)部分以及在远端处通过器械联接部分附连到臂段之一的至少一个末端器械。每个联接部分可被配置为为附连的臂段提供至少一个自由度。此外,器械联接部分可被配置为为末端器械提供至少一个自由度。此外,器械臂组件可被配置为提供至少七个体内自由度。此外,器械臂组件可被配置为插入到进入端口中并且附连到锚定部分之一。
在另一示例性实施方案中,在本公开中描述了一种包括端口组件、器械臂组件和摄像头臂组件的外科设备。端口组件包括外体和内体。外体包括第一进入端口、第一末端、第二末端以及多个锚定部分。第一末端可固定地定位在患者的在多个位置之一上的开口的至少一部分中。第二末端可操作来附连到外部锚定器。内体可固定地定位在第一进入端口中以形成第二进入端口。器械臂组件可被配置为串联布置,该串联布置包括多个臂段、多个联接部分以及在远端处通过器械联接部分附连到臂段之一的至少一个末端器械。器械臂组件可被配置为附连到锚定部分之一。摄像头臂组件包括在远端处的至少一个摄像头,并且摄像头臂组件可被配置为附连到锚定部分之一。端口组件可被配置为提供至少一个自由度。端口组件可被配置为允许经由第一进入端口将器械臂组件和摄像头臂组件插入到患者的腹腔中。此外,端口组件可被配置为当外科设备在操作中时允许经由第二进入端口将器械插入到患者的腹腔中。
在另一示例性实施方案中,在本公开中描述了一种配置用于在患者的腹腔中执行外科手术动作的外科设备的方法。该方法包括提供外部锚定器和端口组件,端口组件具有外体构件和内体构件。该方法还包括提供摄像头臂组件,摄像头臂组件具有串联布置,该串联布置包括多个摄像头臂段、多个摄像头联接部分以及附连到摄像头臂段之一的至少一个摄像头。就这一点而言,每个摄像头联接部分可被配置为为附连的摄像头臂段提供至少一个自由度。该方法还包括提供多个器械臂组件,每个器械臂组件具有串联布置,该串联布置包括多个臂段、多个联接部分以及在远端处附连到臂段之一的至少一个末端器械。就这一点而言,每个联接部分可被配置为为附连的臂段提供至少两个自由度。该方法还包括使用外部锚定器将外体构件定位在患者的在多个位置之一上的开口的至少一部分中。该方法还包括:经由外体构件的第一端口将摄像头臂组件插入到患者的腹腔中,并且以这样的方式动态地配置摄像头联接部分中的一个或更多个,即,防止摄像头臂组件的一部分与患者的腹腔的内壁接触,并且经由第一端口提供到患者的腹腔中的畅通的通路。该方法还包括将摄像头臂组件附连到外体构件。该方法还包括:经由外体构件的第一端口将器械臂组件之一插入到患者的腹腔中,并且以这样的方式动态地配置联接部分中的一个或更多个,即,防止器械臂组件的一部分与患者的腹腔的内壁接触,并且经由第一端口提供到患者的腹腔中的畅通的通路。该方法还包括将插入的器械臂组件附连到外体构件。该方法还包括对一个或更多个其他的器械臂组件重复器械臂组件的插入和动态配置。该方法还包括将内体构件固定到外体构件的第一端口中以形成第二端口。该方法还包括将一个或更多个外科装置插入到第二端口中。
附图说明
为了更完整地理解本公开、示例实施方案及其优点,现在参照结合附图进行的以下描述,在附图中,相似的标号指示相似的特征,并且:
图1是由一个端口组件、一个器械臂组件和一个摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图2A是外部锚定器的示例实施方案的透视图的图示;
图2B是附连到端口组件的示例实施方案的外部锚定器的示例实施方案的透视图的另一图示;
图3A是由一个端口组件、两个器械臂组件和一个摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图3B是由一个端口组件、两个器械臂组件和一个摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图4是由一个端口组件、两个器械臂组件、一个摄像头臂组件和一个器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图5是由一个端口组件、两个器械臂组件、一个摄像头臂组件、一个器械臂组件和一个器械配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图6A是端口组件的示例实施方案的透视图的图示;
图6B是端口组件的示例实施方案的透视图的另一图示;
图6C是端口组件的另一示例实施方案的透视图的图示;
图6D是端口组件的示例实施方案的透视图的另一图示;
图6E是可定位在多个位置(和方位)之一上的端口组件的示例实施方案的透视图的图示;
图6F是处于接合位置上的端口组件的示例实施方案的透视图和截面图的图示,该端口组件具有翼、用于容纳安全销的容纳部分以及在每个翼上提供的弹簧锁;
图6G是处于可转变位置上的端口组件的示例实施方案的透视图和截面图的另一图示,该端口组件具有翼、用于容纳安全销的容纳部分以及在每个翼上提供的弹簧锁;
图6H是具有空气阀门(air shutter)的端口组件的示例实施方案的透视图的图示;
图6I是具有空气阀门的端口组件的另一示例实施方案的透视图的图示;
图6J是在锁定位置上接合的弹簧锁的示例实施方案的截面图的图示;
图6K是在未锁定位置上接合的弹簧锁的示例实施方案的截面图的图示;
图6L是臂组件的用于接合相应的弹簧锁的弹簧锁接合部分的截面图和透视图的图示;
图7A是器械臂组件的示例实施方案的透视图的图示;
图7B是器械臂组件的另一示例实施方案的透视图的图示;
图7C是具有器械锚定部分的器械臂组件的示例实施方案的透视图的图示;
图7D是器械臂组件的锚定到端口组件的内部的器械锚定部分、连同在器械锚定部分和端口组件之间提供的缆线布线的示例实施方案的俯视图的图示;
图7E是定位在接合位置上的器械臂组件、正在转变的器械臂组件以及定位在可转变位置上的器械臂组件的示例实施方案的透视图的示例图示;
图8A是摄像头臂组件的示例实施方案的两个透视图的图示;
图8B是摄像头臂组件的另一示例实施方案的透视图的图示;
图8C是具有摄像头锚定部分的摄像头臂组件以及仅摄像头锚定部分的示例实施方案的透视图的图示;
图8D是摄像头臂组件的锚定到端口组件的内部的摄像头锚定部分、连同在摄像头锚定部分和端口组件之间提供的缆线布线的示例实施方案的俯视图的图示;
图8E是定位在接合位置上的摄像头臂组件、正在转变的摄像头臂组件和定位在可转变位置上的摄像头臂组件的示例实施方案的透视图的图示;
图8F是具有一个内部温度控制组件的摄像头臂组件的截面图的图示;
图8G是具有多个内部温度控制组件的摄像头臂组件的透视图的图示;
图9是用于配置外科设备的示例方法的流程图;
图10A是由摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图10B是由摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图10C是由摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图10D是由摄像头臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图11A是由器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的图示;
图11B是由器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图11C是由器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图11D是由器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图11E是由器械臂组件配置的外科设备的示例实施方案的透视图的另一图示;
图12是外科设备系统的示例实施方案的透视图的图示;以及
图13是外部锚定器的示例实施方案的透视图的图示。
尽管为方便起见,类似的标号在附图中可以用于指代类似的部件,但是可以意识到,各种示例实施方案中的每个可以被认为是完全不同的变形。
具体实施方式
现在将参照附图来描述示例实施方案,附图形成本公开的一部分,并且图示说明可以实施的示例实施方案。如本公开和所附权利要求书中所使用的,术语“示例实施方案”、“示例性实施方案”和“本实施方案”不一定指的是单个实施方案,尽管它们可以,并且各种示例实施方案可以容易地组合和/或交换,而不脱离示例实施方案的范围或精神。此外,如本公开和所附权利要求书中所使用的术语仅仅是出于描述示例实施方案的目的,而非意图成为限制。在该方面,如本公开和所附权利要求书中所使用的,术语“在……中”可以包括“在……中”和“在……上”,并且术语“一(a,an)”和“所述”可以包括单数和复数指代。此外,如本公开和所附权利要求书中所使用的,术语“由”也可以意指“从”,这依上下文而定。此外,如本公开和所附权利要求书中所使用的,术语“如果”也可以意指“当……时”或“当一……时”,这依上下文而定。此外,如本公开和所附权利要求书中所使用的,词语“和/或”可以指代并且包含相关联的列出的项目中的一个或更多个的任何的和全部的可能组合。
在本公开中认识到,尽管最近现代医学科学和技术有所发展,但是在现代外科手术技术和方法(包括MIS)中遇到一个或更多个问题。例如,典型的MIS过程需要给患者开每个均大达35mm的多个切口或单个切口,以便允许有用于将摄像头和各种其他的腹腔镜器械插入到患者的腹腔中的进入通道。在本公开中认识到,这样的相当大的多个切口对患者造成了几个术中和术后缺点、不良后果和/或并发症,包括失血过多、伤口/伤疤多且很大以及治愈时间较长,从而需要较长的住院期。
除了前述与数量多且相当大的切口相关的缺点之外,在本公开中认识到,被开发用于执行机器人辅助的MIS外科手术的、包括外科机器人臂(以及附连到它们的那些器械)的外科机器人系统也遭遇到一个或更多个问题。例如,在本文中认识到,外科机器人系统的主要技术挑战是,难以提供足以承受在外科手术动作期间期望和/或有必要由外科手术机器人系统施加于患者的力而稳定的锚定力和/或反作用力。就这一点而言,关于已知的外科机器人系统的某些外科动作可能需要极大的精力和时间,并且作为锚定力和/或反作用力不足的问题的结果,可能不能被适当地执行或者根本不能被执行。
在本公开中被认识为外科机器人系统会遇到的问题的另一示例是,难以在外科机器人系统已经被设置(或安装)并且准备好执行外科手术之后,为器械(诸如附连到外科手术机器人臂的末端的切割和/或抓握器械)提供到患者的腹腔的全部的或者甚至大部分的部分、区域和象限的进入通道。也就是说,在系统的外科手术机器人臂已经被插入、附连并且适当地设置在患者的腹腔中并且准备好执行外科动作之后,附连到外科机器人臂的末端的器械通常限于仅进入患者的腹腔的某些部分、区域和象限。在本公开中认识到,这样的问题主要是由于已知的外科机器人系统和臂可以提供的可能的自由度的数量有限(更具体地说,已知的外科机器人系统和臂的体内自由度(即,在患者的腹腔内提供的自由度)的数量有限)而导致的。就这一点而言,外科机器人系统通常对于每个外科机器人臂仅提供2个到4个之间的体内自由度。
外科机器人系统最近的发展尝试通过提供附加的体外自由度(即,从患者的身体的外部提供的自由度)来解决前述问题。然而,在本公开中认识到,这样的最近的发展仍然不足以解决下述问题,即,难以在外科手术机器人系统已经被设置并且准备好在患者的腹腔中执行外科手术动作之后,为附连到外科手术机器人臂的末端的器械提供到患者的腹腔的全部的部分、区域和/或象限的进入通道。
作为另一示例,外科机器人系统通常对于患者的每一进入通道或开口(诸如切口或自然腔道)仅提供一个到两个之间的外科机器人臂。就这一点而言,当需要将附加的腹腔镜器械(诸如另一外科机器人臂、抽吸管和/或摄像头)插入到患者的腹腔中时,对于该患者需要一个或更多个附加的开口(切口)。
关于外科机器人臂,外科团队通常遇到难以适当地将外科机器人臂插入到患者的体腔中以及从患者的体腔移除的困难。具体地说,因为外科机器人臂一般具有至少一个联接部和两个臂段,所以将外科机器人臂插入到体腔中时常导致外科机器人臂的一部分(诸如连接到诸如切割工具的器械的末端)与患者组织接触并且损伤患者组织。同样地,从体腔移除外科机器人臂时常导致外科机器人臂的一部分与患者组织接触并且损伤患者组织。当外科手术或系统尝试通过单个端口利用多于一个的外科机器人臂时,该问题变得复杂。
在本公开中还认识到,外科机器人系统时常面临着关于在外科动作期间一个或更多个部件变热(诸如腹腔镜光学器件(诸如摄像头)、照明元件和其他部件变热)的问题。例如,这样的部件的温度升高可能对与这样的部件接触的患者组织造成术中和/或术后损伤或并发症。
在又一示例问题中,外科手术和系统时常遇到在整个外科手术过程中提供并且保持体腔(诸如腹腔)的足够的注气的问题。
外科手术和系统遇到的另一示例问题关于腹腔镜光学器件(诸如摄像头的镜头)和/或照明元件在外科手术过程期间由于起雾、组织碎屑、液体(诸如血液)和/或在将这样的部件插入到体腔中之前、期间和/或之后累积的其他颗粒而遇到污染和/或部分的或完全的阻挡。就这一点而言,结果,体腔内的经由这样的腹腔镜光学器件和照明元件的可见性可能变得降低、劣化或者甚至完全被阻挡。
在本公开中描述用于解决已知的外科手术系统、装置和方法(包括以上和在本公开中描述的那些外科手术系统、装置和方法)的一个或更多个问题的外科手术系统、装置和方法(包括机器人MIS中所使用的那些外科手术系统、装置和方法)。要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,本公开中所描述的原理可以应用于MIS和/或腹腔镜外科手术的上下文以外,诸如在人类不能容易地进入的环境中(包括在真空中、在太空中和/或在有毒的和/或危险的状况下)进行科学实验和/或手术。
外科手术系统(例如,外科设备100)
图1中描绘了外科设备100的示例实施方案的图示,外科设备100可操作来通过患者的单个进入通道或开口(诸如单个脐部进入通道或自然腔道,以下称之为“开口”)而被插入到患者的腹腔中并且被锚定在同一开口中或周围。外科设备100可以包括端口组件110、器械臂组件130和摄像头臂组件120。
如图2A和2B所示,外科设备100可以设有可附连到端口组件110的外部锚定器200。外部锚定器200可以包括段202、206、210和214的可配置组件以及外部锚定器连接器216,段202、206、210和214经由联接部或连接部分204、208和212彼此连通。外部锚定器200可以可操作来将端口组件110的位置和/或方位(以下“位置”)牢固地固定在患者的单个开口中或周围,并且还可以可操作来提供足以抵抗在外科手术动作或过程期间期望或有必要由外科设备100(包括器械臂组件130)的至少一个或更多个器械施加的力而稳定的锚定力和/或反作用力。包括可控回转组件1300(如图13所示)的外部锚定器200还可以操作来与端口组件110合作提供一个或更多个体外自由度。在示例实施方案中,所述一个或更多个体外自由度可以包括端口组件110相对于外部锚定器200的扭转运动、枢转运动和/或其他运动。例如,如图2B中的箭头A所示的端口组件110的扭转运动可以允许一个或更多个附连的器械(包括器械臂组件130)在外科手术过程期间(即,在设置或安装之后)重新定位以便进入患者的腹腔的其他部分、区域和/或所有的象限。作为另一实施例,如图2B中的箭头B所示的端口组件110的枢转运动可以允许端口组件110定位为相对于患者的开口成多个角度之一,并且还可以允许附连的器械(包括器械臂组件130)在外科手术过程期间(即,在设置或安装之后)重新定位以便进入患者的腹腔的远侧区域。外部锚定器200的其他联接部分还可以可操作来协助和/或帮助端口组件110的期望运动。外部锚定器200可以锚定到一个或更多个静止对象,诸如图2A所示的手术台/床的侧轨300。图13图示说明经由可控回转组件1300的示例实施方案提供附加的体外自由度的其他示例运动。下面将在部分“(1)提供外部锚定器并且安装端口组件的外体(例如,动作901和902)”中进一步描述可控回转组件1300。
外科设备100还可以包括可附连到端口组件110的一个或更多个附加的器械臂组件,诸如图3A和3B中所示的第二器械臂组件140。包括第一器械臂组件130、第二器械臂组件140、第三器械臂组件(未示出)、第四器械臂组件(未示出)等的器械臂组件中的一个或更多个可以可附连到端口组件110,并且可操作来进入患者的腹腔内的任何的和全部的部分、区域和/或象限(如图3A所示,包括腔体的远的或远侧的端,如图3B所示,在患者的开口的正下方)并且在任何的和全部的部分、区域和/或象限上执行一个或更多个外科手术动作。外科设备100还可以包括一个或更多个附加的摄像头臂组件(未示出)。外科设备100还可以包括一个或更多个辅助臂组件,诸如图4中所示的辅助臂组件150。此外,外科设备100可以包括可以在进行外科手术动作或过程之前、期间和/或之后插入到患者的腹腔中的另一腹腔镜器械160,诸如图5中所示的抽吸器械。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,在示例实施方案中,外科设备100可以可被配置为多种配置和布置,包括具有多于或少于两个的器械臂组件(诸如第三、第四、第五等器械臂组件)、多于一个的摄像头臂组件(诸如第二、第三等摄像头臂组件)、多于或少于一个的辅助臂组件(诸如第二、第三等辅助臂组件)、和/或多于或少于一个的腹腔镜工具(诸如第二抽吸管)。
端口组件(例如,110)
图6A、图6B和图6H中图示说明端口组件110的示例实施方案的图示,图6C、图6D、图6F、图6G和图6I中图示说明端口组件110的示例实施方案的另一图示。端口组件110可以可被配置为被插入到患者的单个开口中或周围并且至少通过外部锚定器200固定在适当的位置和/或方位(以下“位置”)上。端口组件110可以包括外体112、可被配置为被插入到外体112中并且附连到外体112(如图6A所示并且如下面进一步描述那样)的内体114以及一个或更多个锚定部分116。外体112可以包括可操作来容纳内体114(如图6B所示那样)的第一进入端口112a、可插入到患者的开口中或周围的第一末端112c以及可附连到外部锚定器200的外部锚定器连接器216的第二末端112b。在示例实施方案中,如图6E所示,外体112的第一末端112c可以被固定在患者的开口的至少一部分中的适当的位置上并且成大约0度至+/-90度之间的角度θ。
如图6H和6I所示,端口组件110还可以包括空气阀门114a’。空气阀门114a’可以是可在打开的位置(其允许进出第二接入端口114a(和/或第一进入端口112a))和关闭的位置之间转变的任何机构。在示例实施方案中,空气阀门114a’还可以可转变到部分打开的(和/或关闭的)位置。例如,如图6H和6I所示,空气阀门114a’可以包括四个四分之一部分,诸如当空气阀门114a’以圆形或椭圆形提供时的示例实施方案中那样。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,空气阀门114a’可以以其他形状和/或形式提供,并且可以包括其他数量和/或形状的部分,诸如两个、三个或更多个。在本公开中认识到,当患者的腹腔被注入气体以便允许执行外科手术过程时,处于关闭位置上的空气阀门114a’可以可操作来基本上控制或最小化这样的气体(即,密封)离开第二进入端口114a(和/或第一进入端口112a)以便基本上维持体腔中所提供的注气。在示例实施方案中,空气阀门114a’可以在外体112、内体114或外体112和内体114上提供。
在将内体114插入到外体112的第一进入端口112a中(如图6B所示)之前,第一进入端口112a可以可操作来提供允许插入一个或更多个器械(诸如一个或更多个器械臂组件、一个或更多个摄像头臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)的进入端口(即,通路)。例如,在外体112已经被插入并且被固定在患者的开口中的适当位置上或周围之后,第一进入端口112a可以可操作来允许一个或更多个器械被插入并且穿过外体112、再进入到患者的腹腔中。在将每个器械插入到第一进入端口112a之前、期间或之后,可以经由锚定部分116中的一个或更多个将插入的器械附连到端口组件110。在本公开中要理解,在将插入的器械(诸如120a、130a)的锚定部分附连(或锚定)到端口组件110的锚定部分116之一之后,已经插入的器械(诸如120a、130a)的锚定部分可以继而可操作来通过使得随后插入的器械(诸如120a、130a)的锚定部分能够附连(或锚定)到已经插入的器械(诸如120a、130a)的锚定部分来起到端口组件110的锚定部分的作用。在本公开中认识到,这样的配置可以使得附加的臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件和/或辅助臂组件)能够在端口组件110的若干个锚定部分116已经被完全占据之后根据需要被插入。
在将内体114插入到外体112的第一进入端口112a中(如图6A所示)并且将内体114附连到外体112(诸如经由锚定部分116或已经插入的器械(诸如120a、130a)的锚定部分中的一个或更多个)之后,第一进入端口112a在示例实施方案中可以被认为被内体114的第二进入端口114a取代。内体114可以可操作来帮助、支持和/或确保插入的器械(包括一个或更多个器械臂组件、摄像头臂组件和/或辅助臂组件)的附连。内体114还可以可操作来隔离或保护插入的器械的一个或更多个附连或锚定部分,诸如器械臂组件130的器械锚定部分130a和/或摄像头臂组件120的摄像头臂锚定部分120a。此外,内体114可以可操作来经由第二进入端口114a提供进入端口(即,通路)以便允许进入患者的腹腔,包括允许插入附加的器械,诸如器械160。
在示例实施方案中,如图6A-E所示,第一进入端口112a、第二进入端口114a、外体112和/或内体114可以为大致圆柱形形状。在不脱离本公开的教导的情况下,第一进入端口112a、第二进入端口114a、外体112和/或内体114也可以形成为多种其他形状、大小和/或尺寸中的任何一个。
在示例实施方案中,外体112的外径(在第一末端112c和第二末端112b之间)可以为大约21至22mm之间,外体112的内径可以为大约16.5至21mm之间,内体114的外径可以为大约16至18mm之间,内体114的内径可以为大约15至17mm之间。在示例实施方案中,外体112的外径(在第一末端112c和第二末端112b之间)可以为大约22mm,外体112的内径可以为大约18至19mm,内体114的外径可以大约为17.5至18mm,内体114的内径可以为大约16.5至17mm。第二末端112b可以包括凸缘部分,在示例实施方案中,除了其他方面之外,该凸缘部分用于容纳锚定部分116中的一个或更多个并且附连空气阀门114a’(如果为外体112而提供),并且该凸缘部分可以具有大约30-34mm的直径和大约5至10mm的高度。外体112的总高度可以为大约80-110mm,内体114的总高度可以大约为80-140mm。在本公开中要理解,以上尺寸仅仅是示例实施方案的例示说明,就这点而论,在不脱离本公开的教导的情况下,这些尺寸可以小于或大于以上记载的尺寸。
包括外体112、内体114、形成第一进入端口112a的表面、形成第二进入端口114a的表面和/或锚定部分116的端口组件110可以使用多种材料中的任何一种或更多种形成,诸如外科级金属、高强度铝合金、不锈钢(诸如304/304L、316/316L和420)、纯钛、钛合金(诸如Ti6A14V、NiTi)以及钴铬合金。用于内体114和/或外体112的空气阀门114a’可以使用多种材料中的任何一种或更多种形成,诸如生物相容性材料(诸如硅橡胶和聚氨酯)。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,还可以使用其他材料。在本公开中要理解,以上材料仅仅是示例性实施方案的例示说明,在不脱离本公开的教导的情况下,可以使用这些和其他材料和组成。
在诸如图6C、6D、6F、6G和6I的示例实施方案中,端口组件110还可以包括一个或更多个翼部分116a等。翼116a可以提供或帮助提供与上述锚定部分116类似的或基本上相同的功能,在示例实施方案中包括锚定部分116的锚定功能。具体地说,一个或更多个翼116a可以可操作来提供或帮助提供一个或更多个臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件和/或辅助臂组件)到端口组件110的锚定(或固定或锁定)。尽管图6C、6D、6F、6G和6I中的示例实施方案图示说明了包括四个翼116a的端口组件110,但是在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,端口组件110可以包括其他数量、形状和/或形式的翼。例如,在示例实施方案中,端口组件110可以包括少于或多于四个的翼。
端口组件110的一个或更多个翼116a还可以可操作来在接合的位置(其可以是固定到翼116a的臂组件准备好执行外科手术过程的位置,并且其中这样的位置为将通过端口组件110插入到体腔中的其他臂组件提供畅通的通路)和/或可转变位置(其可以是固定到翼116a的臂组件准备好从体腔和端口组件110移除或者插入到体腔和端口组件110中的位置)之间转变。图6F和6G中分别图示说明了处于接合位置和可转变位置上的翼116a的示例实施方案。支撑销117可以被提供用于将端口组件110的一个或更多个翼116a固定在接合位置和/或可转变位置上。
如图6F、图6G、图6J和图6K所示,翼116a的示例实施方案还可以包括弹簧锁116b,弹簧锁116b可以为弹簧片等的形式。弹簧锁116b可以可操作来当在锁定位置上接合时将臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件和/或辅助臂组件)固定或锁定到翼116a。在如图6L中所示的示例实施方案中,每个臂组件可以包括具有用于容纳翼116a的弹簧锁116b的相应的弹簧锁容纳部分116b”等的相应的弹簧锁接合部分116b’。例如,如果臂组件是器械臂组件130,则器械臂组件130(和/或器械臂组件130的器械锚定部分130a)可以包括具有弹簧锁容纳部分116b”的相应的弹簧锁接合部分116b’。类似地,如果臂组件是摄像头臂组件120,则摄像头臂组件120(和/或摄像头臂组件120的摄像头锚定部分120a)可以包括具有弹簧锁容纳部分116b”的相应的弹簧锁接合部分116b’。
为了在锁定位置上接合,可以将臂组件(其示例部分在图6L中图示说明)的弹簧锁接合部分116b’插入到翼116a的相应的容纳部分中。这在图6K中图示说明,其中,弹簧锁116b尚未将臂组件固定或锁定到翼116a。如图6J所示,当臂组件被进一步插入,直到弹簧锁116b被臂组件的弹簧锁容纳部分116b”容纳为止时,臂组件将被固定或锁定到翼116a。
以上述方式(图6J)固定或锁定到翼116a的臂组件可以通过从臂组件的弹簧锁容纳部分116b”解锁弹簧锁116b来松开或解锁。例如,支撑销117等可以被提供来以弹簧锁116b不再被臂组件的弹簧锁容纳部分116b”容纳的这样的方式推压、移置或解锁弹簧锁116b的至少一部分。
摄像头臂组件(例如,120)
在示例实施方案中,外科设备100可以包括可被配置为附连到端口组件110的一个或更多个摄像头臂组件,诸如摄像头臂组件120。摄像头臂组件中的一个或更多个可以包括多个摄像头臂段、摄像头联接部分以及集成到和/或附连到摄像头臂段和/或摄像头联接部分中的一个或更多个的至少一个摄像头的可配置串联(或线性)布置。如图8A所示,摄像头127可以是标准和/或高清2维(2D)和/或3维(3D)摄像头,该摄像头可操作来捕捉成像,诸如2D和/或立体和/或自动立体3D成像(包括图像、视频和/或音频),并且经由有线和/或无线通信实时地将所捕捉的成像(包括图像、视频和/或音频)提供给一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)。该计算装置(或系统)可以包括一个或更多个处理器、一个或更多个计算机-人类介面、一个或更多个图形显示器(诸如计算机屏幕、电视屏幕、便携式装置、诸如眼镜的可佩戴装置等)、和/或其他装置和/或系统,其示例在图12中图示说明。所述一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204可以可操作来查看、收听、感测、分析和控制(诸如平移、缩放、处理、改动、标记、改变分辨率等)在诸如图12的图示中所示的一个或更多个标准和/或高清2D和/或3D图形显示器1202和/或适于接收2D和/或3D成像的便携式和/或可佩戴装置(未示出)上显示的或表示的成像。摄像头臂组件中的一个或更多个还可以包括可操作来照射或感测患者的腹腔(包括在患者的腹腔中提供的器械)的至少一个或更多个部分、区段和/或象限的一个或更多个照射源129,诸如LED等。摄像头臂组件120中的一个或更多个还可以包括可操作来控制(诸如降低)摄像头臂组件120的一个或更多个部件的温度的一个或更多个内部温度控制组件。
如图8A和8B的示例实施方案中所示,摄像头臂组件120中的一个或更多个可以包括第一摄像头臂段121、第二摄像头臂段123和第三摄像头臂段125。摄像头臂组件120中的一个或更多个还可以包括相应的摄像头联接部分,诸如第一摄像头联接部分124和第二摄像头联接部分126。每个摄像头联接部分可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为当摄像头臂组件120被提供在患者的腹腔中时为附连的摄像头臂段提供一个或更多个体内自由度。例如,第一摄像头联接部分124可以可操作来为第二摄像头臂段123提供如图8A的箭头A所示的相对于第一摄像头联接部分124的枢转运动和/或如图8A中的箭头B所示的相对于第一摄像头联接部分124的扭转运动。作为另一示例,第二摄像头联接部分126可以可操作来为第三摄像头臂125提供如图8A中的箭头C所示的相对于第二摄像头联接部分126的枢转运动和/或如图8A中的箭头D所示的相对于第二摄像头联接部分126的扭转运动。因此,摄像头臂组件120中的一个或更多个可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为提供多个体内自由度,并且与由端口组件110(包括可控回转组件1300(参见图13))提供的至少一个体外自由度一起,摄像头臂组件中的一个或更多个可以可被配置为提供多个自由度。
每个摄像头联接部分可以包括齿轮和/或齿轮组件的任何一种或更多种配置,在不脱离本公开的教导的情况下,包括直齿轮配置、行星齿轮配置、锥齿轮配置、螺旋伞齿轮配置、准双曲面齿轮配置、斜齿轮配置、蜗轮配置和/或任何其他齿轮配置。在示例实施方案中,每个摄像头臂组件还可以包括可操作来驱动(actuate)每个摄像头联接部分和/或摄像头臂段的齿轮的一个或更多个内部电机(未示出)等。就这一点而言,在示例实施方案中,以上提及的电机、摄像头联接部分和/或摄像头臂段中的每个可以可操作来经由有线和/或无线通信与一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)来回或单向(from and/or to)进行通信。此外,在示例实施方案中,以上提及的电机、摄像头联接部分和/或摄像头臂段中的每个可以可操作来经由有线和/或无线传输从外部电源和/或计算装置(或系统)接收功率。
一个或更多个内部温度控制组件(未示出)可以针对每个摄像头臂组件120提供。每个内部温度控制组件可以可操作来控制(诸如降低)以上提及的摄像头127、照射源129、齿轮和/或齿轮组件、电机、摄像头联接部分(诸如124和126)和/或摄像头臂段(诸如121、123和125)的温度和或发热。在示例实施方案中,所述一个或更多个内部温度控制组件可以可操作来使用一种或更多种气体、液体和/或固体执行这样的温度控制。例如,所述气体和/或液体可透过其外部来源经一个或更多个管道等被进给、维持和/或调节其排放。在示例实施方案中,用于提供、调节和/或排放气体和/或液体的所述一个或更多个管可以具有大约0.5mm至3mm之间的直径,但是这样的管的直径也可以更大或更小。在本公开中要理解,可以通过摄像头臂组件120的内部提供所述一个或更多个管(如果被使用)以及任何固体(如果被使用),而不增大照相臂组件120的尺寸(诸如直径)。
当内部温度控制组件利用气体等时,示例实施方案还可以可操作来经由一个或更多个管等将这样的气体提供到体腔中和/或在体腔的外部排放或回收利用这样的气体。在示例实施方案中,所述气体可以包括二氧化碳、氧气和/或其他气体。这样的气体可以进一步可操作来帮助在外科手术过程期间诸如经由图8A中的开口128提供和/或维持腹腔的注气。
当内部温度控制组件利用液体等时,示例实施方案可以可操作来在体腔的外部排放或回收利用这样的液体。
当内部温度控制组件利用固体等时,这样的固体可以拥有下述性质,即,使得外科手术团队能够诸如通过施加电能或其他形式的能量来改变固体的温度,以便控制(诸如降低)摄像头臂组件120的一个或更多个部件的温度和/或发热。
在示例实施方案中,在不脱离本公开的教导的情况下,内部温度控制组件可以利用气体、液体、固体等的组合。
摄像头臂组件120还可以包括可操作来将摄像头臂组件120附连(或固定)到一个或更多个锚定部分116(和/或翼116a)的摄像头锚定部分120a,这可以经由第一摄像头臂段121来提供。图8A图示说明可操作来附连到图6A中的端口组件的示例实施方案的锚定部分116的摄像头锚定部分120a的示例实施方案,并且图8B图示说明可操作来附连到图6C中的端口组件的示例实施方案的翼116a的摄像头锚定部分120a的示例实施方案。在不脱离本公开的教导的情况下,在示例实施方案中,可以提供并且配置这些和其他类型或配置的摄像头锚定部分120a和锚定部分116(和/或翼116a)。
在示例实施方案中,如至少图8A和8B中所示,包括第一摄像头臂段121、第二摄像头臂段123和/或第三摄像头臂段125的摄像头臂段可以为大致圆柱形形状。在不脱离本公开的教导的情况下,包括第一摄像头臂段121、第二摄像头臂段123和/或第三摄像头臂段125的摄像头臂段也可以形成为多种其他形状、大小和/或尺寸中的任何一个。
在示例实施方案中,摄像头锚定部分120a可以诸如经由第一摄像头臂段121、经由铰接联接部122等附连到摄像头臂组件120的其余部分,并且摄像头臂锚定部分120a可以具有足以附连到一个或更多个锚定部分116和/或翼116a的长度和厚度,诸如长度为80至130mm以及厚度为大约1至2mm。
在摄像头臂组件120被插入穿过端口组件110并且进入患者的体腔中之后,摄像头锚定部分120a可以被端口组件110经由锚定部分116和/或翼116a牢固地容纳。为了使得能够插入(以及移除)其他器械,诸如一个或更多个器械臂组件130,摄像头臂组件120可以以可以提供允许插入(以及移除)其他器械(参见例如图10D)的畅通的路径(经由端口组件110的第一进入端口112a和/或第二进入端口114a)的这样的方式定位。可以通过使用一个或更多个支撑销117等来使得这样的定位被固定。支撑销117可以被提供为如图6D和图10D中所示的弯曲板的形式,或者其他形状和形式。在示例实施方案中,这样的支撑销117还可以可操作来提供任何线缆和管(未示出)从端口组件110的第一进入端口112a和/或第二进入端口114a的开口部分的分离或隔离。
在示例实施方案中,支撑销117可以被提供为不仅以允许插入(以及移除)其他器械的这样的方式固定摄像头臂组件120的位置,而且还固定摄像头臂组件120的位置以便允许移除(以及插入)摄像头臂组件120本身。例如,如图6F和图6G中所示,端口组件110可以包括用于支撑销117的多个容纳部分117’。如图6F的第二图示中所示的,容纳部分117’之一可以可操作来容纳支撑销117a以将端口组件110的翼116a之一牢固地定位(并且因此将臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件或辅助臂组件)牢固地定位)在接合位置上。为了将端口组件110的翼116a牢固地定位(因此将臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件或辅助臂组件)垂直地定位)在可转变位置上,如图6G的第二图示中所示,可以在容纳部分117b’中提供支撑销117b。
摄像头锚定部分120a’(诸如图8C-E中所示的那些)的示例实施方案可以至少包括可恢复部分120a”等,该部分可以是摄像头锚定部分120a’的当处于其自然形状/位置上(参见例如图8C)时形状稍微弯曲的一部分。当摄像头锚定部分120a’的可恢复部分120a”偏离其自然形状/位置时,可恢复部分120a”可以提供恢复力,诸如类似弹簧的弹力。例如,如果外力被施加于摄像头锚定部分120a’的可恢复部分120a”以便导致摄像头锚定部分120a’的总体形状偏离其自然形状/位置(诸如使得为大致笔直的形状),并且该外力然后被移除,则如图8C中所示,摄像头锚定部分120a’的可恢复部分120a”的恢复力可以可操作来使摄像头锚定部分120a’返回其自然形状/位置。在本公开中认识到,摄像头锚定部分120a’的这样的实施方案可以使得能够安全地且有效地将摄像头臂组件120插入到患者的体腔中和/或从患者的体腔移除摄像头臂组件120。例如,如图8E的图示序列中所示,经由支撑销117a牢固地定位在接合位置上(图8E的左图示)的摄像头臂组件120可以通过移除支撑销117a而变为处于可转变位置上(图8E的中间图示),这使得摄像头锚定部分120a’的可恢复部分120a”的恢复力能够使摄像头锚定部分120a’返回其自然形状/位置并且定位摄像头臂组件120以供移除或插入(图8E的右图示)。
在示例实施方案中,第一摄像头臂段121的长度可以为大约5至35mm之间,第二摄像头臂段123的长度可以为大约50至70mm之间,第三摄像头臂段125的长度可以为大约16至45mm之间,而总共的摄像头臂段和摄像头联接部分的总长度可以为大约110至150mm之间。在示例实施方案中,第一摄像头臂段121的长度可以为大约10至20mm之间,第二摄像头臂段123的长度可以为大约56至60mm之间,第三摄像头臂段125的长度可以为大约34至40mm之间,而总共的摄像头臂段和摄像头联接部分的总长度可以为大约120至140mm之间。在示例实施方案中,摄像头臂段中的一个或更多个的长度还可以在将摄像头臂组件插入到患者的腔体中之前、期间和/或之后由外科团队1204调整。摄像头臂段中的一个或更多个的外径可以为大约10至16mm。在示例实施方案中,摄像头臂段中的一个或更多个的外径可以为大约16mm。在本公开中要理解,以上尺寸仅仅是示例实施方案的例示说明,就这点而论,在不脱离本公开的教导的情况下,这些尺寸可以小于或大于以上记载的那些尺寸。
包括第一摄像头臂段121、第二摄像头臂段123和第三摄像头臂段125、第一摄像头联接部分124、第二摄像头联接部分126、摄像头臂锚定部分120a和/或铰接联接部122的摄像头臂组件120可以使用多种材料中的任何一种或更多种形成,诸如外科级金属、高强度铝合金、不锈钢(诸如304/304L、316/316L和420)、纯钛、钛合金(诸如Ti6A14V、NiTi)以及钴铬合金。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,还可以使用其他材料。在本公开中要理解,以上材料仅仅是示例性实施方案的例示说明,在不脱离本公开的教导的情况下,可以使用这些和其他材料和组成。
如图8E-G中所示,摄像头臂组件120还可以包括位于摄像头127的镜头附近的气罩127a。摄像头臂组件120还可以包括位于照射源129附近的气罩(未示出)和/或由摄像头臂组件120提供的任何其他传感器。气罩127a可以包括一个或更多个开口等、一个或更多个外部气体源(未示出)、以及在所述一个或更多个外部气体源和气罩127a的所述一个或更多个开口之间的一个或更多个管、通道等。
在操作中,气罩127a可以可操作来经由气罩127a的一个或更多个开口将加压的气体(和/或液体)(诸如二氧化碳、氧气、其他气体或液体或它们的组合)提供到摄像头127(以及照射源129和/或其他传感器)前面的区域。在示例实施方案中,如图8F中所示,加压的气体(和/或液体)可以成角度θ2地从气罩127a的一个或更多个开口排放,其中θ2是0度和90度之间的角度。在示例实施方案中,排放的加压的气体(和/或液体)的角度θ2和某些特性(诸如流动、压力、温度和/或组成)可以按需要连续地和/或间歇地控制和/或改变。
如图8G中所示,从气罩127a(对应于一个摄像头127)的两个或更多个示例实施方案排放的加压的气体可以可操作来共同合作以在摄像头127的前面形成螺旋状气流、径向向内和/或向外的气流等以便在摄像头127的前面形成有效的气体障壁。
尽管图8E和8G描绘了用于每个摄像头127的气罩127a的两个开口,但是在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,示例实施方案还可以包括用于每个摄像头127的气罩127a(未示出)的单个开口或者气罩(未示出)的多于两个的开口。
在本公开中认识到,气罩127a的示例实施方案可以可操作来防止、最小化或基本上消除外科手术过程期间由于起雾、组织碎屑、液体(诸如血液)和/或颗粒累积而导致的摄像头127(和/或照射源129和/或其他传感器)的污染和/或部分或整个阻挡。就这一点而言,气罩127a的示例实施方案可以可操作来维持体腔内的经由这样的摄像头127(以及照射源129和/或其他传感器)的基本可见性,并且有效地使得查看通过这样的摄像头127(以及照射源129和/或其他传感器)捕捉的图像、视频和/或其他信息的外科团队能够在没有中断的情况下继续进行外科手术过程。
气罩127a的每个开口可以为任何形状和形式。例如,开口可以是圆形开口(如图8E-G中所示)、椭圆形开口、正方形开口、矩形开口、三角形开口或其他几何形状和/或它们的组合。对于圆形或椭圆形开口,气罩127a的每个开口可以具有大约0.3mm或者更小的直径。
器械臂组件(例如,130、140)
在示例实施方案中,外科设备100可以包括一个或更多个器械臂组件,诸如第一器械臂组件130、第二器械臂组件140、第三器械臂组件(未示出)、第四器械臂组件(未示出)等,每个可被配置为附连到端口组件110。器械臂组件(诸如130、140)中的一个或更多个可以包括多个器械臂段和联接部分的可配置串联(或线性)布置、以及集成到和/或连接到器械臂段和/或联接部分中的一个或更多个的至少一个末端器械139(包括器械139a和139b)。末端器械139可以是适合用于MIS过程中的任何器械,诸如切割和/或抓握器械。器械臂段(诸如130、140)中的一个或更多个还可以包括一个或更多个照射源(未示出),诸如LED等,这些照射源可操作来照射末端器械139(包括器械139a和139b)和/或器械臂组件的一个或更多个部分和/或患者的腹腔的部分、区段和/或象限。器械臂组件(诸如130、140)中的一个或更多个还可以包括触觉和/或力反馈器械(未示出)和/或其他传感器和/或器械,这些器械可操作来向一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置提供多个反馈响应和/或测量中的一个或更多个,包括与器械臂组件的、靠近和/或邻近器械臂组件的位置(包括方位)、所施加的力、接近度、温度、压力、湿度等相关的那些。当器械臂组件(诸如130、140)包括一个或更多个照射源、摄像头、触觉和/或力反馈器械和/或其他传感器和或器械时,如上所述,器械臂组件还可以包括气罩,诸如以上关于摄像头臂组件120描述的气罩127a。器械臂组件(诸如130、140)中的一个或更多个还可以包括可操作来控制(诸如降低或升高)器械臂组件的一个或更多个部件的温度的一个或更多个内部温度控制组件。
如图1以及图7A和7B的示例实施方案中所示,包括第一器械臂组件130的器械臂组件中的每个可以包括第一器械臂段131、第二器械臂段133、第三器械臂段135和第四器械臂段137。器械臂段130还可以包括第一联接部分132、第二联接部分134、第三联接部分136和器械联接部分138。前述联接部分中的每个可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为当器械臂组件被提供在患者的腹腔中时为附连的器械臂段(以及末端器械139,包括器械139a和139b)提供一个或更多个体内自由度。例如,第一联接部分132可以可操作来为第二器械臂段133提供如图1中的箭头A所示的相对于第一联接部分132的枢转运动和/或如图1中的箭头B所示的相对于第一联接部分132的扭转运动。作为另一示例,第二联接部分134可以可操作来为第三器械臂段135提供如图1中的箭头C所示的相对于第二联接部分134的扭转运动和/或如图1中的箭头F所示的相对于第二联接部分134的枢转运动。作为另一示例,第三联接部分136可以可操作来为第四器械臂段137提供如图1中的箭头E所示的相对于第三联接部分136的枢转运动和/或如图1中的箭头F所示的相对于第三联接部分136的扭转运动。作为另一示例,器械联接部分138可以可操作来为器械139a提供如图1中的箭头G所示的相对于器械联接部分138的一个或更多个枢转运动和/或相对于器械联接部分138的扭转运动(未示出)。作为另一示例,器械联接部分138可以可操作来为器械139b提供如图1中的箭头G所示的相对于器械联接部分138的一个或更多个枢转运动和/或相对于器械联接部分138的扭转运动(未示出)。因此,器械臂组件中的一个或更多个可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为提供七个或更多个体内自由度,并且与由端口组件110(包括可控回转组件1300(参见图13))提供的至少一个体外自由度一起,器械臂组件中的一个或更多个可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为提供总共八个或更多个自由度。在本文中认识到,用于器械臂组件的前述至少七个体内自由度使得至少外科医生的手臂的自然运动的整个范围能够(经由计算机-人类接口,诸如图12中所示的示例)被基本上直接映射和/或转化到器械臂组件,这在目前的外科机器人系统中是不可实现的。
在不脱离本公开的教导的情况下,包括联接部分132、134和136以及器械联接部分138的每个联接部分可以包括齿轮和/或齿轮组件的任何一种或更多种配置,包括直齿轮配置、行星齿轮配置、锥齿轮配置、螺旋伞齿轮配置、准双曲面齿轮配置、斜齿轮配置、蜗轮配置和/或任何其他齿轮配置。在示例实施方案中,每个器械臂组件还可以包括可操作来驱动每个联接部分(包括联接部分132、134和136)和/或器械臂段131、133、135和137的齿轮的一个或更多个内部电机(未示出)等。就这一点而言,在示例实施方案中,以上提及的电机、联接部分和/或器械臂段中的每个可以可操作来经由有线和/或无线通信与一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)来回或单向进行通信,诸如接收控制命令和/或发送信息。此外,在示例实施方案中,以上提及的电机、联接部分和/或器械臂段中的每个可以可操作来经由有线和/或无线传输从外部电源和/或计算装置(或系统)接收功率。
每个器械臂组件还可以包括可操作来将器械臂组件附连(或固定)到一个或更多个锚定部分116(和/或翼116a)的器械锚定部分130a,这可以经由第一器械臂段131来提供。图7A图示说明可操作来附连到图6A中的端口组件110的示例实施方案的锚定部分116的器械锚定部分130a的示例实施方案,而图7B图示说明可操作来附连到图6C中的端口组件110的示例实施方案的翼116a的器械锚定部分130a的示例实施方案。在不脱离本公开的教导的情况下,在示例实施方案中,可以提供并且配置这些和其他类型或配置的器械锚定部分130a和锚定部分116。
一个或更多个内部温度控制组件(未示出)可以针对所述一个或更多个器械臂组件中的每个提供。每个内部温度控制组件可以可操作来控制(诸如降低)以上提及的齿轮和/或齿轮组件、电机、器械联接部分(诸如132、134和136)和/或器械臂段(诸如131、133、135和137)的温度和或发热。所述一个或更多个内部温度控制组件还可以可操作来控制(诸如升高或降低)器械139的温度(当器械139是切割工具等时,这可能是期望的)。在示例实施方案中,所述一个或更多个内部温度控制组件可以可操作来使用一种或更多种气体、液体和/或固体执行这样的温度控制。例如,所述气体和/或液体可以使用外部源经由一个或更多个管等被进给、维持和/或调节。在示例实施方案中,用于提供、调节和/或排放气体和/或液体的所述一个或更多个管可以具有大约0.5mm至3mm之间的直径,但是这样的管的直径也可以更大或更小。在本公开中要理解,可以通过器械臂组件的内部提供所述一个或更多个管(如果被使用)以及任何固体(如果被使用),而不增大器械组件的尺寸(诸如直径)。
当内部温度控制组件利用气体等时,示例实施方案还可以可操作来经由一个或更多个管等将这样的气体提供到体腔中和/或在体腔的外部排放或回收利用这样的气体。在示例实施方案中,所述气体可以包括二氧化碳、氧气和/或其他气体。这样的气体可以进一步可操作来帮助诸如经由开口(未示出)提供和/或维持体腔的注气。
当内部温度控制组件利用液体等时,示例实施方案可以可操作来在体腔的外部排放或回收利用这样的液体。
当内部温度控制组件利用固态等时,这样的固体可以拥有下述性质,即,使得外科团队能够诸如通过施加电能或其他形式的能量来改变固体的温度,以便控制(诸如降低)摄像头臂组件120的一个或更多个部件的温度和/或发热。
在示例实施方案中,在不脱离本公开的教导的情况下,内部温度控制组件可以利用气体、液体、固体等的组合。
在器械臂组件130已经被插入和附连(或固定)到端口组件110之后,末端器械139可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为当执行外科动作和过程(诸如裁剪和/或抓握动作)时施加大约0至20N之间的力。此外,包括每个器械139a和139b的末端器械139可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)配置为当执行其他外科动作和过程(诸如平移、扭转、拉动和/或推动动作)时施加大约0至10N之间的力。在本公开中要理解,以上的所施加的力的范围仅仅是示例实施方案的例示说明,就这点而论,在不脱离本公开的教导的情况下,所施加的力的范围可以小于或大于以上记载的那些范围。
在示例实施方案中,如图7A和7B中所示,包括第一器械臂段131、第二器械臂段133、第三器械臂段135和/或第四器械臂段137的器械臂段可以为大致圆柱形形状。在不脱离本公开的教导的情况下,包括第一器械臂段131、第二器械臂段133、第三器械臂段135和/或第四器械臂段137的器械臂段也可以形成为多种其他形状、大小和/或尺寸中的任何一个。
在示例实施方案中,器械锚定部分130a可以诸如经由第一器械臂段131、经由铰接联接部130b等附连到器械臂组件130的其余部分,并且器械臂锚定部分130a可以具有足以附连(或连接或锚定)到一个或更多个锚定部分116和/或翼116a的长度和厚度,诸如长度为大约80至130mm,宽度为大约3至15mm以及厚度为大约0.2至3mm。
在器械臂组件130被插入穿过端口组件110进入患者的腹腔中之后,器械锚定部分130a可以被端口组件110经由锚定部分116和/或翼116a牢固地容纳。为了使得能够插入(以及移除)其他器械,诸如一个或更多个其他的器械臂组件140,器械臂组件130可以以可以提供允许插入(以及移除)其他器械(参见例如图11E)的畅通的路径(经由端口组件110的第一进入端口112a和/或第二进入端口114a)的这样的方式定位。可以通过使用一个或更多个支撑销117等来使得这样的定位牢固。支撑销117可以被提供为如图6D和图11D中所示的弯曲板的形式,或者其他形状和形式。在示例实施方案中,这样的支撑销117还可以可操作来提供任何线缆和管(未示出)从端口组件110的第一进入端口112a和/或第二进入端口114a的开口部分的分离或隔离。
在示例实施方案中,支撑销117可以被提供为不仅以允许插入(以及移除)其他器械的这样的方式固定器械臂组件130的位置,而且还固定器械臂组件130的位置以便允许移除(以及)插入器械臂组件130本身。如前在上面关于图6F和图6G所解释的,端口组件110可以包括用于支撑销117的多个容纳部分117’(参见图6F和6G的第一图示)。如图6F的第二图示中所示,容纳部分117’之一可以可操作来容纳支撑销117a以将端口组件110的翼116a之一牢固地定位(因此将臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件或辅助臂组件)牢固地定位)在接合位置上。为了将端口组件110的翼116a牢固地定位(因此将臂组件(诸如摄像头臂组件、器械臂组件或辅助臂组件)垂直地定位)在可转变位置上,如图6G的第二图示中所示,可以在容纳部分117b’中提供支撑销117b。
器械锚定部分130a’(诸如图7C-E中所示的那些器械锚定部分)的示例实施方案可以至少包括可恢复部分130a”等,该部分可以是器械锚定部分130a’的当处于其自然形状/位置上(参见例如图7C)时形状稍微弯曲的一部分。当器械锚定部分130a’的可恢复部分130a”偏离其自然形状/位置时,可恢复部分130a”可以提供恢复力,诸如类似弹簧的弹力。例如,如果外力被施加于器械锚定部分130a’的可恢复部分130a”以便导致器械锚定部分130a’的总体形状偏离其自然形状/位置(诸如使得为大致笔直的形状),并且该外力然后被移除,则如图7C中所示,器械锚定部分130a’的可恢复部分130a”的恢复力可以可操作来使器械锚定部分130a’返回其自然形状/位置。在本公开中认识到,器械锚定部分130a’的这样的实施方案可以使得能够安全地且有效地将器械臂组件130插入到患者的体腔中和/或从患者的体腔移除器械臂组件130。例如,如图7E的图示序列中所示,经由支撑销117a牢固地定位在接合位置上(图7E的左图示)的器械臂组件130可以通过移除支撑销117a而变为处于可转变位置上(图7E的中间图示),这使得器械锚定部分130a’的恢复力能够使器械锚定部分130a’返回其自然形状/位置并且定位器械臂组件130以供移除或插入(图7E的右图示)。
在示例实施方案中,第一器械臂段131的长度可以为大约60至85mm之间,第二器械臂段133的长度可以为大约80至105mm之间,第三器械臂段135的长度可以为大约65至90mm之间,第四器械臂段137的长度可以为大约5至30mm之间,而总共的器械臂(不包括器械139a和139b)的总长度可以为大约210至310mm之间。在示例实施方案中,第一器械臂段131的长度可以为大约70至80mm之间,第二器械臂段133的长度可以为大约90至100mm之间,第三器械臂段135的长度可以为大约75至85mm之间,第四器械臂段137的长度可以为大约15至25mm之间,而总共的器械臂(不包括末端器械139以及器械139a和器械139b)的总长度可以为大约250至290mm之间。在示例实施方案中,器械臂段和/或末端器械139中的一个或更多个的长度还可以在将器械臂组件插入到患者的腔体中之前、期间和/或之后由一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)调整。器械臂段中的一个或更多个的外径可以为大约10至16mm。在示例实施方案中,器械臂段中的一个或更多个的外径可以为大约16mm。
包括第一器械臂段131、第二器械臂段133、第三器械臂段135、第四器械臂段137、末端器械139、第一联接部分132、第二联接部分134、第三联接部分136、器械联接部分138、器械臂锚定部分130a和/或铰接联接部130b的器械臂组件中的每个可以使用多种材料中的任何一种或更多种形成,诸如外科级金属、高强度铝合金、不锈钢(诸如304/304L、316/316L和420)、纯钛、钛合金(诸如Ti6A14V、NiTi)以及钴铬合金。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,还可以使用其他材料。
设置外科设备的方法
如图9中所示,外科设备100的示例实施方案可以可被配置为以多种方式之一执行外科动作或过程。在示例实施方案中,外部锚定器200可以被提供并且被安装/锚定(例如,动作901)到静止对象。在对患者在腹腔中提供开口(诸如切口或自然腔道)和可工作空间(诸如经由使用CO2和/或其他气体、真空抽吸工具和/或可回缩钩工具进行注气)之后,可以通过使用外部锚定器200将端口组件110提供、插入和安装(例如,动作902)在患者的开口中或周围。在示例实施方案中,也可以使用可控回转组件1300。例如,可以对患者提供高度约为10-12cm的穿过脐部和可工作腹腔的单个切口。其后,可以将一个或更多个摄像头臂组件(例如,动作904)、一个或更多个器械臂组件(例如,动作906)和/或一个或更多个辅助臂组件(例如,动作908)插入到端口组件110中,插入到患者的腹腔中并且进行配置,并且附连到端口组件110的锚定部分116和/或翼116a。然后可以使用外科设备100在患者的腹腔的任何部分、区域和/或象限中执行外科动作或过程。现在将参照至少图9、图10A-D、11A-E和12来描述这些处理。
(1)提供外部锚定器并且安装端口组件的外体(例如,动作901和902)
在示例实施方案中,如图2A和2B中所示,外部锚定器200可以被提供并且安装/锚定到一个或更多个静止对象,诸如外科手术台/床的侧轨300。外部锚定器200的一个或更多个段202、206、210和214可以使用外部锚定器200的一个或更多个联接部204、208、212和216合作以将端口组件110的位置(包括方位)固定在患者的开口中或周围。
在示例实施方案中,如图13中所示,外部锚定器200可以包括可操作来提供一个或更多个附加的体外自由度的可控回转组件1300,诸如经由第一回转部分1302、第二回转部分1304和/或第三回转部分1306。可控回转组件1300还可以包括用于第一回转部分1302的电机1302a、用于第二回转部分1304的电机1304a、用于第三回转部分1306的电机1306a、一个或更多个支撑臂1308以及一个或更多个锁1310。
第一回转部分1302可以可操作来提供作为体外自由度之一的、如箭头A所示的、端口组件110沿着由端口组件110的细长长度限定的轴的平移运动。在示例实施方案中,由第一回转部分1302提供的如箭头A所示的平移运动可以为大约0至50mm之间。
可控回转组件1300还可以包括第二回转部分1304,其可操作来提供作为体外自由度中的另一个的、端口组件110围绕轴Y所描绘的轴的扭转或旋转运动。在示例实施方案中,由第二回转部分1304提供的如箭头B所示的扭转或旋转运动可以为大约+/-180度。
可控回转组件1300还可以包括第三回转部分1306,其可操作来提供作为体外自由度中的另一个的、端口组件110围绕垂直于Y轴的轴(诸如轴Z所描绘的轴(其离开页面))的枢转或旋转运动。在示例实施方案中,Z轴或旋转中心可以位于患者的开口周围,诸如在腹壁的中间点处。在示例实施方案中,由第三回转部分1306提供的如箭头C所示的枢转或旋转运动可以为大约+/-80度。
在本公开中认识到,在示例实施方案中,可控回转组件1300可以包括第一回转部分1302、第二回转部分1304和/或第三回转部分1306。当期望和/或需要除了可由第一回转部分1302、第二回转部分1304和第三回转部分1306提供的那些自由度之外的多于三个的体外自由度和/或运动/旋转时,可控回转组件1300还可以包括其他回转部分(未示出)。
包括第一回转部分1302、第二回转部分1304和/或第三回转部分1306的可控回转组件1300可以可由外科团队在本地或或者远程控制。
在图6A和6B中所示的示例实施方案中,第一末端112c可以被插入到患者的单个开口,诸如穿过脐部的切口,第二末端112b可以附连到外部锚定器连接器216以将外体112固定在相对于至少所述一个或更多个静止对象的适当的位置(包括方位)上。一旦被固定到位,端口组件110的外体112就可以可操作来经由第一进入端口112a提供用于插入一个或更多个器械的进入端口(或通路)。
在示例实施方案中,器械臂组件、摄像头臂组件和/或辅助臂组件中的一个或更多个可以可操作来与一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)进行通信,包括使用有线和/或无线通信接收和/或发送控制、成像、反馈、信息和/或功率信号中的一个或更多个。对于有线通信,一个或更多个外部导线(即,在器械使用导线进行通信并且在该器械内部基本上不提供和/或嵌入这些导线的示例实施方案中)、第一进入端口112a的一个或更多个内部部分可以被提供允许一个或更多个导线被排布通过端口组件110的一个或更多个信道、沟槽等。在本文中要理解,除了在这样的示例实施方案中针对第一进入端口112a的所述一个或更多个内部部分提供的那些信道、沟槽等之外或者取代这些,还可以针对内体114的一个或更多个外部部分提供一个或更多个信道、沟槽等。在经由无线通信提供通信(包括接收和发送)的示例实施方案中,这样的信道、沟槽等可能不是必需的。
(2)插入并且附连摄像头臂组件(例如,动作904)
在端口组件110的外体112被固定在患者的开口中或周围的适当位置(包括方位)上之后,可以将摄像头臂组件120插入到端口组件110中(诸如经由第一进入端口112a),并且再插入到患者的腹腔中。摄像头臂组件120可以被手动地和/或通过经由一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)发出命令以下述方式动态地配置(也就是说,在将摄像头臂组件120插入到患者的腹腔中之前、期间和/或之后配置),即,以防止摄像头臂组件120的一部分与患者的腹腔的内壁接触的这样的方式驱动摄像头联接部分122、124、126和/或摄像头臂段121、123、125中的一个或更多个。此外,插入之前、期间和/或之后的所述配置还可以被执行来提供如图10D中所示的随后的用于随后一次或更多次将其他器械(诸如另一摄像头臂组件、一个或更多个器械臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)插入到患者的腹腔中的畅通的通路。如图10C中所示,摄像头臂组件120还可以使用一个或更多个锚定部分116和/或翼116a来被锚定到端口组件110。在示例实施方案中,如以上和本文中所描述的,摄像头臂组件120的摄像头锚定部分120a可以可操作来经由端口组件110的一个或更多个锚定部分116和/或翼116a锚定或固定到端口组件110。
在示例实施方案中,摄像头臂组件120可以是在端口组件110的外体112被安之后安装的第一个器械。在首先安装摄像头臂组件120并且以为操作者(诸如外科医生)提供随后插入其他器械(包括另一摄像头臂组件、一个或更多个器械臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)的内部腔体视图的这样的方式将摄像头定位在患者的腹腔中时,在本公开中认识到,可以使得操作者能够手动地和/或经由计算装置(或系统)在将随后的器械插入到患者的腹腔中期间和之后适当地且小心地执行随后的器械的动态配置。结果,操作者可以避免和/或防止随后的器械与腹腔的内部的一部分(和/或其他臂组件)接触和/或影响以及可能对患者引起无意的不良的危害、损伤和/或并发症。在本公开中要理解,在不脱离本公开的教导的情况下,器械臂组件120、辅助臂组件150或其他器械也可以是在将端口组件110的外体112被安装之后安装的第一个器械。
(4)插入并且附连第一器械臂组件(例如,动作906)
如图11A-E中所示,器械臂组件130可以诸如经由第一进入端口112a被插入到端口组件110中,并且再被插入到患者的腹腔中。器械臂组件130可以被手动地和/或通过经由一个或更多个位于附近的和/或远处的外科团队1204的计算装置(或系统)发出命令以下述方式动态地配置(也就是说,在将器械臂组件130插入到患者的腹腔中之前、期间和/或之后配置),即,以防止器械臂组件130的一部分与患者的腹腔的内壁接触的这样的方式驱动联接部分130b、132、134、136、138和/或器械臂段131、133、135、137和/或末端器械139(包括器械139a和139b)中的一个或更多个。此外,插入之前、期间和/或之后的所述配置还可以被执行来提供如图11E中所示的用于随后一次或更多次将其他器械(诸如一个或更多个摄像头臂组件、一个或更多个附加的器械臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)插入到患者的腹腔中的畅通的通路。如图11D中所示,器械臂组件130还可以使用一个或更多个锚定部分116和/或翼116a来被锚定到端口组件110。在示例实施方案中,如以上和本文中所描述的,器械臂组件130的器械锚定部分130a可以可操作来经由端口组件110的一个或更多个锚定部分116和/或翼116a锚定或固定到端口组件110。
(5)插入并且附连一个或更多个附加的器械臂组件、一个或更多个辅助臂组件和/或一个或更多个附加的摄像头臂组件(例如,动作908)
一个或更多个附加的器械臂组件(诸如图3A、3B、4和5中所示的140)、一个或更多个辅助臂组件(诸如图3A、3B、4和5中所示的150)和/或一个或更多个附加的摄像头臂组件(未示出)也可以诸如经由第一进入端口112a被插入到端口组件110,并且再被插入到患者的腔体中。所述一个或更多个器械臂组件、一个或更多个辅助臂组件和/或一个或更多个附加的摄像头臂组件也可以被手动地和/或经由计算装置(或系统)以基本上与以上所述的防止组件的一部分与患者的腹腔的内壁接触的方式相同的方式动态地配置。此外,插入之前、期间和/或之后的所述配置还可以被执行来提供用于随后一次或更多次将其他器械(诸如一个或更多个摄像头臂组件、一个或更多个附加的器械臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)插入到患者的腹腔中的畅通的通路。所述一个或更多个附加的器械臂组件、一个或更多个辅助臂组件和/或一个或更多个摄像头臂组件也可以被附连到端口组件110,并且被防止阻挡或部分阻挡用于随后将其他器械插入到患者的腹腔中的通路。在示例实施方案中,如以上和在本文中所描述的,所述一个或更多个附加的器械臂组件、一个或更多个辅助臂组件和/或一个或更多个摄像头臂组件可以可操作来经由端口组件110的一个或更多个锚定部分116和/或翼116a锚定或固定到端口组件110。
(6)提供端口组件的内体和其他附加器械(例如,动作910和912)
在端口组件110的外体112被固定在患者的开口中或周围的适当位置(包括方位)上并且一个或更多个摄像头臂组件(诸如摄像头臂组件120)、一个或更多个器械臂组件(诸如器械臂组件130和140)和/或一个或更多个辅助臂组件(诸如辅助臂组件150)被安装在患者的腹腔中并且被动态配置之后,可以将端口组件110的内体114插入到第一进入端口112a中,并且附连到外体112的锚定部分116中的一个或更多个(例如,参见图6A和6B)。在安装内体114之后,内体114可以可操作来为外科设备100提供第二进入端口114a。在示例实施方案中,第二进入端口114a可以被认为取代了外科设备100的第一进入端口112a。在示例实施方案中,第二进入端口114a可操作来在插入和安装一个或更多个摄像头臂组件(诸如摄像头臂组件120)、一个或更多个器械臂组件(诸如器械臂组件130和140)和/或一个或更多个辅助臂组件(诸如辅助臂组件150)之后提供具有一致地保持的直径的进入端口。在示例实施方案中,一致地保持的直径可以为大约15至17mm之间。
内体114可以可操作来帮助、支持和/或确保插入的器械(包括一个或更多个器械臂组件、一个或更多个摄像头臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件)的附连。内体114还可以可操作来隔离和/或保护插入的器械的一个或更多个附连部分,诸如120a和/或130a。此外,内体114可以可操作来经由第二进入端口114a提供进入端口(或通路),从而允许进入患者的腹腔(包括允许插入其他器械,诸如器械150(例如参见图5))的通路。例如,在外科动作或过程期间,第二进入端口114a可以可操作来允许插入抽吸器械160以便允许移除累积的腔体液体和/或气体,诸如水和/或血液。
在本公开中认识到,在本公开中提供的用于经由患者的单个开口执行外科手术过程的外科设备100和配置外科设备100的方法900的示例实施方案可以提供几个优点和/或问题的解决方案,包括但不限于:仅需要单个开口,而不是已知的使用外科手术机器人系统的MIS过程所需的多个切口;与需要大约30至35mm的相当大的切口之间的目前的MIS过程和已知的外科手术机器人系统和过程相比,开口(诸如切口)的大小大幅缩小到小于大约24mm;作为切口的数量减少和大小缩小以及防止器械与患者的腹腔的内部部分接触的结果,减少了或改进了失血过多、伤口大小、伤口的数量、治愈时间、疼痛、住院期;与已知的外科手术机器人系统和方法在安装和/或设置期间和之后不能进入患者的腔体的所有的或者甚至大多数部分、区域和象限相比,使得能够在安装和/或设置外科设备100期间和之后进入患者的腹腔的所有的部分、区域和象限;为每个器械臂组件(诸如器械臂组件130和140)提供至少七个体内自由度,并且为每个器械臂组件提供总共至少八个自由度(经由由端口组件110(包括可控回转组件1300)提供的附加的一个或更多个体外自由度);在安装和/或设置期间,在外科动作或过程期间,以及在外科动作或过程之后,向一个或更多个本地的和/或远处的外科团队1204提供反馈,包括触觉和/或力反馈、其他反馈、和/或经由其他器械和/或传感器的信息/测量;以及提供关于患者的腹腔和在患者的腹腔中提供的每个器械的所有部分、区域和象限的多个2D和/或3D标准或高清视图。外科设备100的设置、安装、移除、控制、操作和/或监视可以部分地、整个地和/或与图12中所示的外科团队系统合作地执行。
(7)重新配置外科设备(例如,动作914)
在插入和安装内体114之前和/或之后,可以以多种方式之一重新配置外科设备100。例如,所安装的器械(包括一个或更多个器械臂组件、一个或更多个摄像头臂组件以及一个或更多个辅助臂组件)中的一个或更多个可以被手动地和/或通过计算装置(或系统)经由所安装的每个器械可配置的多个体内自由度和/或外部锚定器200和端口组件110的外体112可配置的一个或更多个体外自由度来重新配置、重新定位和/或重新定向。在这样做时,一个或更多个安装的器械可以可操作来在无需如已知的外科手术机器人系统中目前所需要的那样重新执行设置处理的情况下进入患者的腹腔的其他部分、区域和/或象限。
如以上和本文中所描述的,外科设备100还可以可操作来通过移除安装的内体114和/或安装(和/或移除)所需的(或不需要的)器械来添加(和/或移除)一个或更多个器械(或安装的器械),诸如一个或更多个器械臂组件、一个或更多个摄像头臂组件和/或一个或更多个辅助臂组件。一旦一个或更多个器械(或安装的器械)的期望添加(和/或移除)被执行,然后就可以在无需如外科机器人系统中目前所需要的那样重新执行设置处理的情况下将内体114重新安装到第一进入端口112a中。
在本公开中认识到,前述的在外科动作或过程之前和/或期间当场配置、重新定位和/或重新定向外科设备100使得外科团队能够以更高效的、有效的、简化的、安全的方式完成外科手术动作或过程。
尽管上面已经描述了根据所公开的原理的各种实施方案,应当理解的是,它们仅通过示例性的方式被呈现,而非限制性的。因此,本公开中所描述的示例实施方案的宽度和范围不应被任何上面描述的示意性实施方案所限,而是应当仅根据从本公开授权的权利要求及其等同形式来限定。此外,以上优点和特征在所描述的实施方案中被提供,但不应限制这样授权的权利要求应用于实现以上任一或全部优点的处理和结构。
例如,“组件”、“装置”、“部分”、“段”、“构件”、“体”或其他类似的词语一般地应被广义地解释为包括一个部分或者附连或连接在一起的多于一个的部分。
本文所使用的各种术语具有本技术领域内的特定含义。具体术语是否应当被认为是这样的“技术术语”取决于该术语被用于的上下文。“连接的”、“连接”、“附连的”、“附连”、“锚定的”、“锚定”、“与……连通的”、“连通……”、“与…….相关联的”、“与…….相关联”或者其他类似的术语一般地应当被广义地认为是包括这样的情况的,其中附连、连接和锚定在引用的元件之间是直接的,或者在引用的元件之间是通过一个或更多个中间物的。这些和其他术语将根据在本公开中被用于的上下文来解释,并且将被解释为本领域普通技术人员在所公开的上下文下将会理解这些术语。上面的限定并不排除基于所公开的上下文可以被赋予那些术语的其他含义。
如本公开中所提及的,计算装置、处理器和/或系统可以为虚拟机器、计算机、节点、实例、主机和/或联网或非联网计算环境中的机器。联网计算环境可以是通过便利装置之间的通信并且允许装置共享资源的通信信道连接的装置的集。再如本公开中所提及的,计算装置可以是被部署来执行作为套接字监听程序(socket listener)操作的程序的装置,并且可以包括软件示例。
资源可以囊括用于运行示例的任何类型的资源,包括硬件(例如,服务器、客户端、大型计算机、网络、网络储存器、数据源、存储器、中央处理单元时间、科学仪器以及其他计算设备)和软件、软件许可、可用网络服务以及其他非硬件资源或其组合。
联网计算环境可以包括,但不限于,计算网格系统(computing grid system)、分布式计算环境、云计算环境等。这样的联网计算环境包括硬件和软件基础架构,该硬件和软件基础架构被配置来形成包括多个资源的虚拟组织,该多个资源可以在地理上是分散在多个位置上的。
此外,本申请和从本申请授权的任何专利的覆盖范围可以延伸到一个或更多个通信协议,包括TCP/IP。
比较、度量和时间选择(timing)的词汇,例如“此时”、“等同形式”、“在……期间”、“完全”等,应当被理解为意指“基本上此时”、“基本上等同形式”、“基本上在……期间”、“基本上完全”等,其中“基本上”意指,对实现隐含地或明确地阐述的期望结果来讲,这样的比较、度量和时间选择是实际可行的。
此外,本文的段落标题是被提供来与37CFR 1.77的建议一致,或者用于提供本文的结构线索。这些标题不应限制或表征可以从该公开公布的任何权利要求中所阐述的一个或更多个发明。具体地并且作为示例,尽管标题指“技术领域”,但是权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的技术领域。进一步,“背景技术”中的技术的描述不是要被解读为承认该技术是该公开中的任意一个或更多个发明的现有技术。“发明内容”也不是要被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或更多个发明的特征描述。另外,该公开中对单数的“发明”的任何引用不应被用于证明在该公开中仅有一个新颖点。根据从该公开公布的多个权利要求的限定,可以阐述多个发明,并且这些权利要求相应地定义了由其保护的一个或更多个发明,以及它们的等同形式。在所有示例中,这些权利要求的范围应根据该公开按照这些权利要求本身的实质来理解,而不应被本文的标题限制。

Claims (17)

1.一种外科设备,所述外科设备包括:
端口组件,所述端口组件具有:
外体,所述外体具有第一进入端口、第一末端、第二末端以及多个锚定部分,其中所述多个锚定部分中的每个包括在所述外体的所述第二末端处的锚定端口;
内体,所述内体可固定地定位在所述外体的所述第一进入端口中,所述内体具有第二进入端口、第一末端、第二末端以及至少一个锚定部分,所述至少一个锚定部分被提供在所述内体的所述第二末端处,其中当所述内体被定位在所述外体的所述第一进入端口中时,所述内体的所述至少一个锚定部分可被配置为固定到所述外体的所述锚定部分中的至少一个;以及
多个单独的内部通道,当所述内体被定位在所述外体的所述第一进入端口中时,所述多个单独的内部通道分布式地被形成在所述内体的外部周围,当所述内体被定位在所述外体的所述第一进入端口中时,每个内部通道由所述内体的外部表面和所述外体的内部表面形成,每个内部通道与所述外体的所述锚定端口之一对准;以及
第一器械臂组件,所述第一器械臂组件具有一个或更多个第一联接部分、经由所述一个或更多个第一联接部分以串联布置被连接的多个第一臂段、通过第一器械联接部分附连到最远的第一臂段的远端的至少一个末端器械,以及第一器械臂锚定部分,其中所述第一器械臂锚定部分的远端被固定到最近的第一臂段的近端,其中由所述内体的所述外部表面和所述外体的所述内部表面形成的所述内部通道之一可被配置为容纳所述第一器械臂锚定部分的至少一部分,其中所述第一器械臂锚定部分的近端可被配置为固定到所述外体的所述锚定端口之一;
第二器械臂组件,所述第二器械臂组件具有一个或更多个第二联接部分、经由所述一个或更多个第二联接部分以串联布置被连接的多个第二臂段,以及通过第二器械联接部分附连到所述第二臂段之一的至少一个末端器械,所述第二器械臂组件可被配置为附连到所述外体的所述锚定端口之一;以及
摄像头臂组件,所述摄像头臂组件具有在远端处的至少一个摄像头,所述摄像头臂组件可被配置为附连到所述外体的所述锚定端口之一;
其中所述端口组件可被配置为允许通过所述外体的所述第一进入端口插入所述第一器械臂组件、所述第二器械臂组件和所述摄像头臂组件;并且
其中所述端口组件可被配置为当所述内体被定位在所述外体的所述第一进入端口中时经由所述内体的所述第二进入端口为所述端口组件提供进入通道。
2.如权利要求1所述的外科设备,其中所述端口组件可被配置为提供至少一个自由度,其中所述端口组件的所述自由度中的至少一个是相对于外部锚定器的扭转运动或枢转运动。
3.如权利要求1所述的外科设备,其中每个第一联接部分可被配置为为附连的第一臂段提供至少一个自由度,并且其中所述第一器械联接部分可被配置为为所述末端器械提供至少一个自由度。
4.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件包括至少四个第一臂段和至少三个第一联接部分。
5.如权利要求3所述的外科设备,其中每个附连的第一臂段的所述至少一个自由度中的每个包括相对于所述第一联接部分的扭转运动或枢转运动。
6.如权利要求3所述的外科设备,其中每个附连的第一臂段的每个自由度是体内自由度,并且其中每个附连的第一臂段的每个自由度可由计算装置独立控制。
7.如权利要求3所述的外科设备,其中所述末端器械的所述至少一个自由度中的每个包括相对于所述第一器械联接部分的扭转运动或枢转运动。
8.如权利要求3所述的外科设备,其中所述末端器械的每个自由度是体内自由度,并且其中所述末端器械的每个自由度可由计算装置独立控制。
9.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件可被配置为提供至少七个体内自由度。
10.如权利要求1所述的外科设备,其中所述摄像头臂组件包括一个或更多个摄像头联接部分、经由所述一个或更多个摄像头联接部分以串联布置被连接的多个摄像头臂段,以及连接到所述摄像头臂段之一的至少一个摄像头,其中每个摄像头联接部分可被配置为为附连的摄像头臂段提供至少一个自由度,其中每个附连的摄像头臂段的所述至少一个自由度包括相对于所述摄像头联接部分的扭转运动或枢转运动,其中每个附连的摄像头臂段的所述至少一个自由度是体内自由度,其中每个附连的摄像头臂段的所述至少一个自由度可由计算装置独立控制,其中所述摄像头臂组件还包括至少一个照射源,并且其中所述至少一个摄像头是高清3D摄像头。
11.如权利要求1所述的外科设备,还包括一个或更多个附加的器械臂组件,所述一个或更多个附加的器械臂组件中的每个可被配置为插入到所述第一进入端口中并且附连到所述外体的所述锚定部分之一,并且其中所述一个或更多个附加的器械臂组件中的每个可被配置为提供至少七个体内自由度。
12.如权利要求1所述的外科设备,还包括一个或更多个辅助臂组件,所述一个或更多个辅助臂组件包括辅助臂联接部分、经由所述辅助臂联接部分以串联布置被连接的多个辅助臂段,其中每个辅助臂联接部分可被配置为为附连的辅助臂段提供至少一个自由度,其中所述一个或更多个辅助臂组件中的每个可被配置为插入到所述第一进入端口中并且附连到所述外体的所述锚定部分之一,并且其中所述器械臂组件和所述辅助臂组件中的每个的每个自由度可独立控制。
13.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件被进一步配置为向计算装置提供力和/或触觉反馈。
14.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件的至少一个第一臂段的长度可响应于来自计算装置的命令可变地调整。
15.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件的至少一个操作可经由来自计算装置的有线和/或无线通信进行控制。
16.如权利要求1所述的外科设备,其中所述端口组件的外径小于或等于22mm。
17.如权利要求1所述的外科设备,其中所述第一器械臂组件的外径小于或等于16mm。
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